EP1334332B1 - Verfahren zur positionsmessung und positionsmesseinrichtung zur ausführung des verfahrens - Google Patents

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EP1334332B1
EP1334332B1 EP01992872A EP01992872A EP1334332B1 EP 1334332 B1 EP1334332 B1 EP 1334332B1 EP 01992872 A EP01992872 A EP 01992872A EP 01992872 A EP01992872 A EP 01992872A EP 1334332 B1 EP1334332 B1 EP 1334332B1
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EP
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light pulse
scale
position measuring
photodetector
light
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EP01992872A
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Jörg DRESCHER
Mathias Hausschmid
Herbert Huber-Lenk
Herbert Reiter
Johann Streitwieser
Wolfgang Holzapfel
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
    • G01D5/34723—Scale reading or illumination devices involving light-guides

Definitions

  • Incremental or absolute position measuring devices are defined Position detection of moving objects in machines, such as Machine tools or wafer steppers used. there the position measuring device has to determine the object position to a very specific extent Measure times and the control electronics, the movement controls, communicate. The times usually defines the control electronics with help of trigger impulses. These trigger pulses are the position measuring device or their evaluation electronics supplied, which then has an internal Saves counter reading and triggers the AD converter for signal interpolation, by instantaneous values of the mutually phase-shifted scanning signals the same period stored or taken over and this be converted analog-digital. The internal signal processing in the evaluation electronics ultimately outputs a position reading that is not exact at the trigger time, but at one to the Eintechnischzeit shifted time. Typical storage times are few microseconds.
  • the object of the invention is a method for position measurement and a Indicate position measuring device for carrying out the method, which or which ensures a precise position measurement
  • the measures according to the invention are extremely small Eintechnischjitter reachable.
  • the position measuring device 100 consists of a relative one to a scanning device 5 in the measuring direction X movable scale 1 with a photoelectric scannable division 2.
  • the division 2 can in transmitted light or be scanned in incident light.
  • the scale 1 can continue for incremental or absolute length or angle measurement forms his.
  • the light required for illuminating the scale 1 becomes light guided over an optical fiber 3 to the position measuring device 100.
  • the Light source 4 of the optical position measuring device according to the invention 100 is not installed directly in the scanner 5 but it is located yourself in the place where a jitter-poor trigger pulse! also request signal called available, so preferably in the vicinity or integrated in a trigger pulse I generating control electronics 200.
  • the trigger pulse I will now on a digital and thus fast driver stage 6 on the Light source 4 transmit, which therefore time synchronous with a light pulse IL a pulse duration of 25 psec to 5 nsec emits.
  • This light pulse IL is coupled into the control electronics 200 in the optical fiber 3 and the Scanning 5 transmitted.
  • the duration of the light pulse IL in the Optical fiber 3 is very constant, especially when single-mode fibers be used. But also with multimode gradient index fibers you get very good results.
  • the light pulses IL are in the scanner 5 by a suitable scanning optics on the scale 1 and finally on photodiodes 7.1, 7.2. 7.3 steered. It is irrelevant which scanning optics is used. There are in particular pictorial and interferential scanning available.
  • the charge amplifiers 8.1, 8.2, 8.3 can either in the following Evaluation electronics 9 or directly integrated in the scanning device 5 be. It is advantageous if they are integrated in the scanning device 5, then that charge-amplified scanning signals via lines 21, 22, 23 out become. They supply signal voltages at their outputs, which are provided by analog-to-digital converters 10 (ADC's) are converted into digital signals.
  • ADC's analog-to-digital converters 10
  • the subsequent digital processing takes place as in previous position measuring devices instead of putting out the several by 120 ° or by 90 ° mutually phase-shifted sampling signals of the same period interpolation values be determined within a period.
  • the charging capacitors become the charge amplifiers 8.1, 8.2. 8.3 reset (discharge), so that the next measurement can be performed by another light pulse IL for Scale 1 is sent out.
  • the short momentum IL defines in extreme exactly the time of the position determination.
  • the following Electronic components - such as photodiodes 7.1, 7.2, 7.3, amplifiers, ADC's 10, connecting cables, etc. - do not affect the result and can Therefore, be relatively slow and therefore inexpensive.
  • the embodiment according to FIG. 2 differs from the first one through the use of multimode optical fibers 11, 12, 13 for light feedback the modulated at scale 1 Abtastlichtbündel to evaluation 9.
  • the photodiodes 7.1, 7.2, 7.3 are for reception of the light returned by the optical fibers 11, 12, 13 in the light Evaluation electronics 9 included.
  • the scanner 5 passive, i. she is no longer connected to electrical cables and can thus also in critical environments (high voltage, discharges, explosive Gases) are used without interference. Besides, you can handle it even relatively high-frequency signals easily transmitted.
  • the light pulse IL of the light source 4 can for simultaneous illumination of several scales, for example on several axes of a machine, serve. It should be the optical fibers in which the common light pulse IL supplied to the individual scales is at least approximately the same Have lengths.
  • the trigger pulse I is an electrical or optical pulse, with the advantageously Sensors and possibly actuators of a machine synchronized together are.
  • sensors are position measuring devices 100 more Axes, distance sensors, acceleration and speed sensors to call, so sensors that are used for rules.
  • the trigger pulse I is with the controller clock of the controller unit of the machine, for example, a numerically controlled machine tool synchronized.
  • an optical processing unit in the form of a optical fiber amplifier, optical switch or optical mixer be provided.
  • the highly accurate position measurement according to the invention can with a second position measurement are combined.
  • a second position measurement For example, about the Optical fiber 3 DC light of a different wavelength from the light pulse IL transmitted and with this Gleichlicht the division 2 and / or another Division or coding illuminated and scanned. With the scan then a coarse position is determined by the constant light and with the Light pulse IL refines this position.
  • the rough position by a hardware counter are determined and the position determination means of the light pulse IL is effected by a software counter, which is the instantaneous position due to interpolation values of the phase-shifted ones Sampling signals.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Inkrementale oder absolute Positionsmesseinrichtungen werden zur definierten Positionserfassung von bewegten Objekten in Maschinen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen oder Wafersteppern verwendet. Dabei muss die Positionsmesseinrichtung die Objekt-Position zu ganz bestimmten Zeitpunkten messen und der Regelelektronik, die den Bewegungsablauf steuert, mitteilen. Die Zeitpunkte definiert meist die Regelefektronik mit Hilfe von Triggerimputsen. Diese Triggerimpulse werden der Positionsmesseinrichtung oder deren Auswerteelektronik zugeführt, die dann einen internen Zählerstand einspeichert und die AD-Wandler zur Signal-Interpolation triggert, indem Momentanwerte der gegeneinander phasenverschobenen Abtastsignale gleicher Periode abgespeichert bzw. übernommen und diese analog-digital gewandelt werden. Die interne Signalverarbeitung in der Auswerteelektronik gibt letztlich einen Positionsmesswert aus, der nicht exakt zum Triggerzeitpunkt vorgelegen hat, sondern zu einem um die Einspeicherzeit verschobenen Zeitpunkt. Typische Einspeicherzeiten liegen bei wenigen µs.
Die immer höher werdenden Verfahrgeschwindigkeiten und die gleichzeitig gestiegenen Genauigkeitsanforderungen insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten erfordern eine immer kleinere Einspeicherzeit und vor allem eine extrem kleine Schwankung, der Einspeicherzeit (Einspeicherjitter). Letzteres soll anhand des Beispiels eines Wafersteppers verdeutlicht werden, das dem Artikel von P. Kwan, U. Mickan, M. Hercher: Nanometergenaue Positionsmessung in allen Freiheitstsgraden, F&M 108 (2000) 9, Seiten 60-64 entnommen ist: Bei einer Verfahrgeschwindigkeit von 2 m/s und einem Einspeicherjitter von nur 1 ns beträgt die dadurch hervorgerufene Positionsunsicherheit bereits 2 nm, was für derartige Anwendungen einen erheblichen Genauigkeitsverlust darstellt. Andererseits stellt ein Einspeicherjitter von kleiner 1 ns extrem hohe Anforderungen an die Auswerteelektronik und an die Positionsmesseinrichtung. Folgende Effekte sind bei Positionsmesseinrichtungen zu beachten:
  • Alle analogen Verstärker, die zur Signalaufbereitung vor den AD-Wandlern nötig sind, besitzen begrenzte Bandbreiten und verzögern daher in erheblichem Maße die Abtastsignale. Kleine Driften der verwendeten Bauteile aufgrund von Temperatureinflüssen oder Alterungen beeinflussen die Signallaufzeiten und tragen damit zum Einspeicherjitter stark bei. Zudem sind die Signallaufzeiten von der Eingangsfrequenz und damit von der Verfahrgeschwindigkeit abhängig, was zusätzliche Beiträge zum Einspeicherjitter liefern kann.
  • Auch die AD-Wandler liefern Beiträge zum Einspeicherjitter, da sie die angelegten Spannungen nicht exakt zu den Schaltflanken der Triggerimpulse messen.
  • In der Regel sind die Abtastsignale um 90° gegeneinander phasenverschoben. Das Sinus- als auch das Kosinussignal müssen die gleiche Einspeicherzeit aufweisen, sonst erhält man eine von der genauen Position abgängige effektive Einspeicherzeit der Positionsmesseinrichtung, die zwischen der Einspeicherzeit des Sinus- und der des Kosinussignals schwankt. Bezüglich der Positionsbestimmung innerhalb einer Signalperiode ist jeweils das Abtastsignal maßgebend, welches in der Nähe seines Nulldurchgangs liegt, da es in diesem Bereich die größte Änderung der Position bzw. Phasenlage aufweist.
In der DE 44 10 955 A1 ist eine Positionsmesseinrichtung beschrieben, bei der die Lichtquelle dann mit hohem Strom versorgt wird, wenn ein externes Triggersignal als Anforderungssignal anliegt. Die angegebene Synchronisierung der Lichtquelle mit externen Triggerimpulsen ist nur für geringe Anforderungen an den Einspeicherjitter geeignet, denn die Zuführung der Triggerimpulse (Anforderungssignale) zu der in der Positionsmesseinrichtung befindlichen Lichtquelle findet hier über eine Drahtverbindung von einer extemen Folgeelektronik (Steuerelektronik) aus statt. Diese gewährleistet bei üblichen Kabellängen von 0,5 bis 20m keine ausreichende Laufzeitstabilität im 10ns-Bereich und darunter und kann deshalb nicht für anspruchsvolle Applikationen eingesetzt werden. Zu beachten ist hierbei, dass jitterarme Triggerimpulse meist nur unmittelbar an den sie erzeugenden Elektronikbausteinen der Steuerelektroniken verfügbar sind.
In der US 5 073 711 A und der US 4 906 837 A sind Posiüonsmessetnnchtungen angegeben, bei denen ein Maßstab über eine Lichfleitfaser beleuchtet wird und die Lichtquelle, dessen Licht in die Lichtleitfaser eingekoppelt ist, moduliert betrieben wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Positionsmessung und eine Positionsmesseinrichtung zur Ausführung des Verfahrens anzugeben, welches bzw. welche eine präzise Positionsmessung gewährleistet
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. mit der Positionsmesseinnchtung mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestattungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung sind extrem kleine Einspeicherjitter erreichbar.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
Figur 1
eine erste Positiansmesseinrichtung gemäß der Erfindung und
Figur 2
eine zweite Positionsmesseinrichtung gemäß der Erfindung.
Die Positionsmesseinrichtung 100 gemäß Figur 1 besteht aus einem relativ zu einer Abtasteinrichtung 5 in Messrichtung X bewegbaren Maßstab 1 mit einer lichtelektrisch abtastbaren Teilung 2. Die Teilung 2 kann im Durchlicht oder im Auflicht abtastbar ausgebildet sein. Der Maßstab 1 kann weiterhin zur inkrementalen oder absoluten Längen- oder zur Winkelmessung ausge - bildet sein. Das zur Beleuchtung des Maßstabes 1 erforderliche Licht wird über eine Lichtleitfaser 3 zur Positionsmesseinrichtung 100 geführt. Die Lichtquelle 4 der erfindungsgemäßen optischen Positionsmesseinrichtung 100 wird nicht direkt in der Abtasteinrichtung 5 eingebaut sondern sie befindet sich an dem Ort, wo ein jitterarmer Triggerimpuls ! -auch Anforderungssignal genannt- verfügbar ist, also vorzugsweise in die Nähe oder integriert in eine den Triggerimpuls I erzeugende Steuerelektronik 200. Der Triggerimpuls I wird nun über eine digitale und damit schnelle Treiberstufe 6 auf die Lichtquelle 4 übertragen, die daher zeitsynchron einen Lichtimpuls IL mit einer Pulsdauer von 25 psec bis 5 nsec aussendet. Dieser Lichtimpuls IL wird in der Steuerelektronik 200 in die Lichtleitfaser 3 eingekoppelt und zur Abtasteinrichtung 5 übertragen. Die Laufzeit des Lichtimpulses IL in der Lichtleitfaser 3 ist dabei sehr konstant, insbesondere wenn singlemode-Fasern verwendet werden. Aber auch bei multimode-Gradientenindex-Fasem erhält man sehr gute Ergebnisse. Die Lichtimpulse IL werden in der Abtasteinrichtung 5 durch eine geeignete Abtastoptik auf den Maßstab 1 und schließlich auf Photodioden 7.1, 7.2. 7.3 gelenkt. Dabei ist es unerheblich, welche Abtastoptik verwendet wird. Es stehen insbesondere abbildende und interferentielle Abtastverfahren zur Verfügung. Durch die kurzen Lichtimpulse IL werden nun Photoladungen in den Photodioden 7.1, 7.2, 7.3 erzeugt, die auf nachfolgende Ladungsverstärker 8.1, 8.2, 8.3 übertragen werden. Die Ladungsverstärker 8.1, 8.2, 8.3 können entweder in der nachfolgenden Auswerteelektronik 9 oder direkt in der Abtasteinrichtung 5 integriert sein. Vorteilhaft ist es, wenn sie in der Abtasteinrichtung 5 integriert sind, so dass ladungsverstärkte Abtastsignale über Leitungen 21, 22, 23 geführt werden. Sie liefern an ihren Ausgängen Signalspannungen, die durch analog-digital-Wandler 10 (ADC's) in digitale Signale umgewandelt werden. Die nachfolgende, digitale Verarbeitung findet wie bei bisherigen Positionsmesseinrichtungen statt, indem aus den mehreren um 120° oder um 90° gegeneinander phasenverschobenen Abtastsignalen gleicher Periode Interpolationswerte innerhalb einer Periode ermittelt werden. Diese Verarbeitungsverfahren sind bekannt und werden hier nicht weiter ausgeführt. Unmittelbar nach der Messung werden die Ladekondensatoren der Ladungsverstärker 8.1, 8.2. 8.3 zurückgesetzt (entladen), so dass die nächste Messung durchgeführt werden kann, indem ein weiterer Lichtimpuls IL zum Maßstab 1 ausgesendet wird. Der kurze Lichtimpuls IL definiert in äußerst genauer Weise den Zeitpunkt der Positionsbestimmung. Die nachfolgenden Elektronikkomponenten - wie Photodioden 7.1, 7.2, 7.3, Verstärker, ADC's 10, Verbindungskabel etc. - beeinflussen das Ergebnis nicht und können daher relativ langsam und damit kostengünstig aufgebaut sein.
Als Lichtquellen 4 kommen je nach Abtastverfahren Laserdioden, VCSELs, LEDs, Festkörperlaser, Superlumineszenzdioden in Betracht. Dabei stellt sich insbesondere bei Halbleiterlasern ein weiterer Vorteil der Erfindung heraus: Durch das Pulsen des Lasers wird dieser longitudinal multimodig und kann damit keine störenden Modensprünge mehr aufweisen. Solche Modensprünge verursachen bei interferentiellen Positionsmesseinrichtungen 100 schon bei leicht unterschiedlichen optischen Weglängen der interferierenden Lichtbündel plötzliche und sehr störende Sprünge in der angezeigten Position.
Für inkrementale Abtastverfahren müssen noch die Zahl der überfahrenen Signalperioden erfasst werden. Im Gegensatz zu Positionsmesseinrichtungen, bei denen der Maßstab 1 kontinuierlich beleuchtet wird ist hier die Realisierung von Zählern nicht mehr direkt möglich, da zwischen zwei Triggerimpulsen I keine Abtastsignale verfügbar sind. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Positionsmesseinrichtung 100 angepasst an die Signalperiode und die maximale Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung sehr häufig zu triggem, beispielsweise mit 1 MHz. Durch diese hohe Triggerrate können aus den interpolierten Feinpositionen Geschwindigkeiten berechnet werden, die sich von einem Triggerzeitpunkt zum nächsten kaum ändern können. Bei langsamer Geschwindigkeit erhält man in einer Signalperiode so viele Messwerte, dass eindeutig ein Sprung zur nächsten Signalperiode festgestellt werden kann und damit ein Software-Periodenzähler hochgezählt werden kann. Steigert man die Geschwindigkeit so können aufeinanderfolgende Messwerte auch weiter bis zu einigen Signalperioden voneinander getrennt sein und trotzdem ist ein sicheres Zählen der Signalperioden mit Hilfe des Software-Periodenzählers möglich. Hierzu wird aus vorangehenden Feinpositionen die Geschwindigkeit annähernd berechnet und daraus die auftretenden Signalperioden zwischen zwei Triggerzeitpunkten ermittelt. Vorteilhaft ist eine hohe Triggerrate. Ist die Triggerrate der Steuerelektronik 200 zu gering, so muss die Auswerteelektronik 9 weitere Triggerimpulse I dazwischenschieben.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 unterschiedet sich vom ersten durch die Verwendung von multimode-Lichtleitfasem 11, 12, 13 für die Lichtrückführung der am Maßstab 1 modulierten Abtastlichtbündel zur Auswerteelektronik 9. In diesem Fall sind die Photodioden 7.1, 7.2, 7.3 zum Empfang des von den Lichtleitfasern 11, 12, 13 zurückgesendeten Lichtes in der Auswerteelektronik 9 enthalten. Auf diese Weise wird die Abtasteinrichtung 5 passiv, d.h. sie ist nicht mehr mit elektrischen Kabeln verbunden und kann damit auch in kritischen Umgebungen (Hochspannung, Entladungen, explosive Gase) ohne Störungen eingesetzt werden. Außerdem kann man damit auch relativ hochfrequente Signale einfach übertragen.
Der Lichtimpuls IL der Lichtquelle 4 kann zur gleichzeitigen Beleuchtung von mehreren Maßstäben, beispielsweise an mehreren Achsen einer Maschine, dienen. Dabei sollten die lichtleitfasern, in denen der gemeinsame Lichtimpuls IL den einzelnen Maßstäben zugeführt wird zumindest annähernd gleiche Längen aufweisen.
Der Triggerimpuls I ist ein elektrischer oder optischer Impuls, mit dem vorteilhafterweise Sensoren und ggf. Aktoren einer Maschine gemeinsam synchronisiert sind. Als Sensoren sind Positionsmesseinrichtungen 100 mehrerer Achsen, Abstandssensoren, Beschleunigungs- und Geschwindigkeitssensoren zu nennen, also Sensoren, die zum Regeln herangezogen werden. Der Triggerimpuls I ist mit dem Reglertakt der Reglereinheit der Maschine, beispielsweise einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine synchronisiert.
Ist der Triggerimpuls I bereits ein optischer Impuls, dann sind die in den Figuren 1 und 2 mit den Bezugszeichen 4 und 6 bezeichneten Elemente überflüssig, an deren Stelle kann eine optische Verarbeitungseinheit in Form eines optischen Faserverstärkers, optischen Schalters oder optischen Mischers vorgesehen sein.
Die hochgenaue Positionsmessung gemäß der Erfindung kann mit einer zweiten Positionsmessung kombiniert werden. Beispielsweise wird über die Lichtleitfaser 3 Gleichlicht einer vom Lichtimpuls IL abweichenden Wellenlänge übertragen und mit diesem Gleichlicht die Teilung 2 und/oder eine andere Teilung bzw. Codierung beleuchtet und abgetastet. Mit der Abtastung durch das Gleichlicht wird dann eine grobe Position bestimmt und mit dem Lichtimpuls IL diese Position verfeinert. Dabei kann die grobe Position durch einen Hardware-Zähler ermittelt werden und die Positionsbestimmung mittels des Lichtimpulses IL erfolgt durch einen Sofware-Zähler, der die Momentanposition aufgrund von Interpolationswerten der gegeneinander phasenverschobenen Abtastsignale liefert.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Positionsbestimmung eines bewegten Objektes einer Maschine, dessen Bewegung mittels einer Reglereinheit gesteuert wird, mit folgenden Verfahrensschritten:
    Übertragen eines Lichtimpulses (IL) über eine Lichtleifaser (3) zu einem Maßstab (1) und Beleuchten des Maßstabes (1) mit dem Lichtimpuls (IL);
    positionsabhängige Beeinflussung des Lichtimputses (IL) durch den Maßstab (1);
    Erfassen des vom Maßstab (1) beeinflussten Lichtimpulses (IL) von zumindest einem Photodetektor (7.1, 7.2, 7.3), gekennzeichnet durch
    Erzeugen des Lichtimpulses (IL) aufgrund eines Anforderungssignals (I), wobei
    das Anforderungssignal (I) von der Reglereinheit der Maschine synchronisiert zum Regtertakt erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des Lichtimpulses (IL) im Photodetektor (7.1, 7.2, 7.3) Photoladungen erzeugt werden, die auf nachfolgende Ladungsverstärker (8.1, 8.2, 8.3) übertragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsverstärker (8.1, 8.2, 8.3) zwischen dem Auftreten von zwei Lichtimpulsen (IL) zurückgesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Photodetektoren (7.1, 7.2, 7.3) vorgesehen sind, von denen jeder ein Teilstrahlenbitndet des vom Maßstab (1) beeinflussten Lichtimpulses (IL) empfängt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtimpuls (IL) zu mehreren Maßstäben an mehreren Achsen der Maschine übertragen wird.
  6. Positionsrnesseinrichtung zur Positionsbestimmung eines bewegten Objektes einer Maschine, dessen Bewegung mittels einer Reglereinheit gesteuert wird, mit
    einem Maßstab (1) und einer Abtasteinrichtung (5) zur Abtastung des Maßstabes (1);
    einer Lichtleitfaser (3) zur Übertragung eines Uchtimpulses (IL) von einer Lichtquelle (4) zur Abtasteinrichtung (5) und zur Beleuchtung des Maßstabes (1 );
    zumindest einem Photodetektor (7.1, 7.2. 7.3) zum Erfassen des vom Maßstab (1) positionsabhängig beeinflussten lichtimpulses (IL), gekennzeichnet dadurch, dass
    die Lichtquelle (4) aufgrund eines von der Reglereinheit der Maschine synchron zum Regtertakt erzeugten Anforderungssignals (I) den Lichtimpuls (IL) abgibt.
  7. Positionsmesseinrichtung, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Photodetektor (7.1, 7.2, 7.3) ein Ladungsverstärker (8.1, 8.2.8.3) nachgeordnet ist.
  8. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Photodetektor (7.1, 7.2, 7.3) mit dem Ladungsverstärker (8.1, 8.2, 8.3) in der Abtasteinrichtung (5) angeordnet ist.
  9. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Photodetektor (7.1, 7.2, 7.3) in einer Auswerteeinrichtung (200) angeordnet ist, und dass der vom Maßstab (1) positionsabhängig beeinflusste Lichtimpuls (IL) über eine Lichtleitfaser (11, 12, 13) zu dem Photodetektor (7.1,- 7.2, 7.3) geleitet wird.
  10. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (3) eine singlemode-Faser ist.
  11. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (3) eine multimode- Gradientenindex-Faser ist.
  12. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (4) ein Halbleiterlaser ist.
  13. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Photodetektoren (7.1, 7.2, 7.3) vorgesehen sind, von denen jeder ein Teilstrahlenbündei des vom Maßstab (1) beeinflussten Lichtimpulses (IL) empfängt.
EP01992872A 2000-10-31 2001-10-13 Verfahren zur positionsmessung und positionsmesseinrichtung zur ausführung des verfahrens Expired - Lifetime EP1334332B1 (de)

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